什么是數(shù)學建模_有哪些意義
什么是數(shù)學建模_有哪些意義
數(shù)學建模就是通過計算得到的結果來解釋實際問題，并接受實際的檢驗，來建立數(shù)學模型的全過程。那么你對數(shù)學建模了解多少呢?以下是由學習啦小編整理關于什么是數(shù)學建模的內容，希望大家喜歡!
數(shù)學建模的簡介
數(shù)學技術
近半個多世紀以來，隨著計算機技術的迅速發(fā)展，數(shù)學的應用不僅在工程技術、自然科學等領域發(fā)揮著越來越重要的作用，而且以空前的廣度和深度向經濟，管理，金融、生物、醫(yī)學、環(huán)境、地質、人口、交通等新的領域滲透，所謂數(shù)學技術已經成為當代高新技術的重要組成部分。
數(shù)學模型(Mathematical Model)是一種模擬，是用數(shù)學符號，數(shù)學式子，程序，圖形等對實際課題本質屬性的抽象而又簡潔的刻畫，它或能解釋某些客觀現(xiàn)象，或能預測未來的發(fā)展規(guī)律，或能為控制某一現(xiàn)象的發(fā)展提供某種意義下的最優(yōu)策略或較好策略。數(shù)學模型一般并非現(xiàn)實問題的直接翻版，它的建立常常既需要人們對現(xiàn)實問題深入細微的觀察和分析，又需要人們靈活巧妙地利用各種數(shù)學知識。這種應用知識從實際課題中抽象、提煉出數(shù)學模型的過程就稱為數(shù)學建模(Mathematical Modeling)。
不論是用數(shù)學方法在科技和生產領域解決哪類實際問題，還是與其它學科相結合形成交叉學科，首要的和關鍵的一步是建立研究對象的數(shù)學模型，并加以計算求解(通常借助計算機);數(shù)學建模和計算機技術在知識經濟時代的作用可謂是如虎添翼。
建模應用
數(shù)學是研究現(xiàn)實世界數(shù)量關系和空間形式的科學，在它產生和發(fā)展的歷史長河中，一直是和各種各樣的應用問題緊密相關的。數(shù)學的特點不僅在于概念的抽象性，邏輯的嚴密性，結論的明確性和體系的完整性，而且在于它應用的廣泛性。自從20世紀以來，隨著科學技術的迅速發(fā)展和計算機的日益普及，人們對各種問題的要求越來越精確，使得數(shù)學的應用越來越廣泛和深入，特別是在21世紀這個知識經濟時代，數(shù)學科學的地位會發(fā)生巨大的變化，它正在從國家經濟和科技的后備走到了前沿。經濟發(fā)展的全球化、計算機的迅猛發(fā)展、數(shù)學理論與方法的不斷擴充，使得數(shù)學已經成為當代高科技的一個重要組成部分和思想庫，數(shù)學已經成為一種能夠普遍實施的技術。培養(yǎng)學生應用數(shù)學的意識和能力已經成為數(shù)學教學的一個重要方面。
數(shù)學建模的過程
模型準備
了解問題的實際背景，明確其實際意義，掌握對象的各種信息。以數(shù)學思想來包容問題的精髓，數(shù)學思路貫穿問題的全過程，進而用數(shù)學語言來描述問題。要求符合數(shù)學理論，符合數(shù)學習慣，清晰準確。
模型假設
根據(jù)實際對象的特征和建模的目的，對問題進行必要的簡化，并用精確的語言提出一些恰當?shù)募僭O。
模型建立
在假設的基礎上，利用適當?shù)臄?shù)學工具來刻劃各變量常量之間的數(shù)學關系，建立相應的數(shù)學結構(盡量用簡單的數(shù)學工具)。
模型求解
利用獲取的數(shù)據(jù)資料，對模型的所有參數(shù)做出計算(或近似計算)。
模型分析
對所要建立模型的思路進行闡述，對所得的結果進行數(shù)學上的分析。
模型檢驗
將模型分析結果與實際情形進行比較，以此來驗證模型的準確性、合理性和適用性。如果模型與實際較吻合，則要對計算結果給出其實際含義，并進行解釋。如果模型與實際吻合較差，則應該修改假設，再次重復建模過程。
模型應用與推廣
應用方式因問題的性質和建模的目的而異，而模型的推廣就是在現(xiàn)有模型的基礎上對模型有一個更加全面，考慮更符合現(xiàn)實情況的模型。
數(shù)學建模的意義
思考方法
數(shù)學建模是一種數(shù)學的思考方法，是運用數(shù)學的語言和方法，通過抽象，簡化建立能近似刻畫并"解決"實際問題的一種強有力的數(shù)學手段。
數(shù)學建模就是用數(shù)學語言描述實際現(xiàn)象的過程。這里的實際現(xiàn)象既包涵具體的自然現(xiàn)象比如自由落體現(xiàn)象，也包含抽象的現(xiàn)象比如顧客對某種商品所取的價值傾向。這里的描述不但包括外在形態(tài)，內在機制的描述，也包括預測，試驗和解釋實際現(xiàn)象等內容。
我們也可以這樣直觀地理解這個概念：數(shù)學建模是一個讓純粹數(shù)學家(指只研究數(shù)學而不管數(shù)學在實際中的應用的數(shù)學家)變成物理學家，生物學家，經濟學家甚至心理學家等等的過程。
數(shù)學模型一般是實際事物的一種數(shù)學簡化。它常常是以某種意義上接近實際事物的抽象形式存在的，但它和真實的事物有著本質的區(qū)別。要描述一個實際現(xiàn)象可以有很多種方式，比如錄音，錄像，比喻，傳言等等。為了使描述更具科學性，邏輯性，客觀性和可重復性，人們采用一種普遍認為比較嚴格的語言來描述各種現(xiàn)象，這種語言就是數(shù)學。使用數(shù)學語言描述的事物就稱為數(shù)學模型。有時候我們需要做一些實驗，但這些實驗往往用抽象出來了的數(shù)學模型作為實際物體的代替而進行相應的實驗，實驗本身也是實際操作的一種理論替代。
應用數(shù)學模型
應用數(shù)學去解決各類實際問題時，建立數(shù)學模型是十分關鍵的一步，同時也是十分困難的一步。建立數(shù)學模型的過程，是把錯綜復雜的實際問題簡化、抽象為合理的數(shù)學結構的過程。要通過調查、收集數(shù)據(jù)資料，觀察和研究實際對象的固有特征和內在規(guī)律，抓住問題的主要矛盾，建立起反映實際問題的數(shù)量關系，然后利用數(shù)學的理論和方法去分析和解決問題。這就需要深厚扎實的數(shù)學基礎，敏銳的洞察力和想象力，對實際問題的濃厚興趣和廣博的知識面。數(shù)學建模是聯(lián)系數(shù)學與實際問題的橋梁，是數(shù)學在各個領域廣泛應用的媒介，是數(shù)學科學技術轉化的主要途徑，數(shù)學建模在科學技術發(fā)展中的重要作用越來越受到數(shù)學界和工程界的普遍重視，它已成為現(xiàn)代科技工作者必備的重要能力之一。為了適應科學技術發(fā)展的需要和培養(yǎng)高質量、高層次科技人才，數(shù)學建模已經在大學教育中逐步開展，國內外越來越多的大學正在進行數(shù)學建模課程的教學和參加開放性的數(shù)學建模競賽，將數(shù)學建模教學和競賽作為高等院校的教學改革和培養(yǎng)高層次的科技人才的一個重要方面，許多院校正在將數(shù)學建模與教學改革相結合，努力探索更有效的數(shù)學建模教學法和培養(yǎng)面向21世紀的人才的新思路，與我國高校的其它數(shù)學類課程相比，數(shù)學建模具有難度大、涉及面廣、形式靈活，對教師和學生要求高等特點，數(shù)學建模的教學本身是一個不斷探索、不斷創(chuàng)新、不斷完善和提高的過程。為了改變過去以教師為中心、以課堂講授為主、以知識傳授為主的傳統(tǒng)教學模式，數(shù)學建模課程指導思想是：以實驗室為基礎、以學生為中心、以問題為主線、以培養(yǎng)能力為目標來組織教學工作。通過教學使學生了解利用數(shù)學理論和方法去分析和解決問題的全過程，提高他們分析問題和解決問題的能力;提高他們學習數(shù)學的興趣和應用數(shù)學的意識與能力，使他們在以后的工作中能經常性地想到用數(shù)學去解決問題，提高他們盡量利用計算機軟件及當代高新科技成果的意識，能將數(shù)學、計算機有機地結合起來去解決實際問題。數(shù)學建模以學生為主，教師利用一些事先設計好問題啟發(fā)，引導學生主動查閱文獻資料和學習新知識，鼓勵學生 積極開展討論和辯論，培養(yǎng)學生主動探索，努力進取的學風，培養(yǎng)學生從事科研工作的初步能力，培養(yǎng)學生團結協(xié)作的精神、形成一個生動活潑的環(huán)境和氣氛，教學過程的重點是創(chuàng)造一個環(huán)境去誘導學生的學習欲望、培養(yǎng)他們的自學能力，增強他們的數(shù)學素質和創(chuàng)新能力，提高他們的數(shù)學素質，強調的是獲取新知識的能力，是解決問題的過程，而不是知識與結果。接受參加數(shù)學建模競賽賽前培訓的同學大都需要學習諸如數(shù)理統(tǒng)計、最優(yōu)化、圖論、微分方程、計算方法、神經網絡、層次分析法、模糊數(shù)學，數(shù)學軟件包的使用等等“短課程”(或講座)，用的學時不多，多數(shù)是啟發(fā)性的講一些基本的概念和方法，主要是靠同學們自己去學，充分調動同學們的積極性，充分發(fā)揮同學們的潛能。培訓中廣泛地采用的討論班方式，同學自己報告、討論、辯論，教師主要起質疑、答疑、輔導的作用，競賽中一定要使用計算機及相應的軟件，如Spss，Lingo，Maple，Mathematica，Matlab甚至排版軟件等。
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